Лінія передачі без дисперсії

(на прикладі коаксіального хвилеводу)

1. Завдання на самостійну позааудиторну роботу

1.1 Вивчити літературу до розділу 6 [2, c. 70 – 76; 4, с. 28 – 31] і до розділу 7 [1, c. 82 – 88; 4, с. 69 – 72]. Ознайомитися з описом лабораторної установки.

1.2 Виконати індивідуальне завдання до розділу 6 [2, c. 76 – 81] і до розділу 7 [2, c. 88 – 95].

2 Контрольні питання для допуску до аудиторної роботи

2.1 Поняття лінії передачі з дисперсією і лінії передачі без дисперсії.

2.2 Формула для розрахунку довжини хвилі у лінії передачі без дисперсії і з дисперсією.

2.3 Визначення -хвилі.

2.4 Коаксіальний хвилевід: головний тип хвилі, критична довжина хвилі, структура поля, лінії струмів.

2.5 Опис лабораторної установки.

2.6 Порядок виконання роботи.

3 Опис лабораторної установки

Схема установки дуже проста. До виходу генератора Г4-18А з вмонтованим стрілковим індикаторним приладом підключений відрізок гнучкого коаксіального хвилеводу (кабелю) з хвильовим опором . Протилежний кінець кабелю навантажений на активний опір , який ступінчато може змінюватися від (режим короткого замикання), до (режим холостого ходу).

На робочому місті вказані значення і конструктивні розміри відрізка кабелю, які треба занотувати: довжина , діаметр внутрішнього провідника , внутрішній діаметр зовнішнього провідника (діаметр по ізоляції) .

При , а також і в режимі короткого замикання, в кінці лінії буде мінімум електричного поля, а наступні мінімуми стоячої хвилі знаходяться на відстані від площини короткого замкнення, кратному половині довжини хвилі в лінії передачі . Якщо на частоті , тобто , тоді на частоті , на якій ми бачимо -й мінімум, .

При , а також і в режимі холостого ходу, в кінці лінії буде максимум електричного поля, а мінімум стоячої хвилі знаходиться на відстані від навантаження, кратному непарному числу чверті довжини хвилі в лінії передачі .

Коли опір навантаження дорівнює хвильовому опору кабелю = , в лінії встановлюється режим біжучої хвилі і при зміні частоти максимуми спостерігатися не повинні.

_{В ході виконання лабораторної роботи визначаються основні характеристики лінії передачі без дисперсії, опановується спосіб вимірювання діелектричної проникності діелектрика, який використовується при виготовленні радіотехнічних кабелів, а також апробуються способи прямого і непрямого вимірювання хвильового опору кабелю.}

Для лінії передачі без дисперсії , де Знаючи і номер мінімуму , можна розрахувати значення відносної діелектричної проникності і знайти середнє значення діелектрика, яким заповнений коаксіальний хвилевід. За отриманими значеннями розраховується хвильовий опір . Окрім того, значення визначається хвильовим методом за номіналом в режимі біжучої хвилі.

4 Порядок виконання роботи

4.1 Увімкнути генератор і прогріти протягом 5 хв.

4.2 До виходу генератора підключити досліджуваний відрізок кабелю, намотаного на котушку, а до другого кінця кабелю – короткозамкнуте навантаження (КЗ).

4.3 Знайти перший мінімум стоячої хвилі. Для цього встановити ручку регулювання частоти на мінімальне значення, а перемикач діапазонів частот на I діапазон. Повільно підвищуючи частоту, встановити найменші показання індикаторного приладу (стрілка має відхилитися приблизно до нуля). Якщо очевидного мінімуму не спостерігається, потрібно повернути ручку регулювання частоти в початкове положення, яке відповідає мінімальній частоті, перейти на другий діапазон і продовжити пошуки мінімуму. Знайшовши перший мінімум, записати значення частоти .

4.4 Повільно підвищуючи частоту від рівня , визначити другий мінімум показань індикаторного приладу. Якщо в даному діапазоні другий мінімум не спостерігається, потрібно повернути ручку регулювання частоти в початкове положення, яке відповідає мінімальній частоті, перейти на другий діапазон (в сторону підвищення його номера) і продовжити пошуки мінімуму. Записати значення частоти .

4.5 За відпрацьованою у 4.3, 4.4 методикою знайти частоти, які відповідають третьому, четвертому і т.д. мінімумам. Врахувати, що з підвищенням частоти і номера діапазону число мінімумів зростатиме.

4.6 Розрахувати значення , як вказано в розділі 3.

4.7 Осереднити значення відносної діелектричної проникності , яка одержана в 4.4, 4.5. Результати звести у таблицю.

4.8 Встановити на кінці кабелю режим холостого ходу ХХ.

4.9 Повторити дії згідно з пп. 4.3 – 4.7.

4.10 Осереднити значення відносної діелектричної проникності ε, яка одержана в 4.7, 4.9.

4.11 За наявності промахів повторити необхідний експеримент.

4.12 Обчислити характеристичний опір -хвилі

( – характеристичний опір вакууму),

хвильовий опір коаксіального хвилеводу

фазову швидкість і швидкість перенесення енергії

.

4.13 Підвищити значення у чотири рази і повторити розрахунки згідно з 4.12. Результати для різних звести у таблицю.

4.14 Розрахувати і зобразити графічно залежність від частоти параметрів , у смузі частот, у якій проводився експеримент.

4.15 Скласти перелік головних технічних характеристик досліджуваного коаксіального хвилеводу із зазначенням числових значень.